DE845249C - Ultraviolett- und infrarotdurchlaessige Glaeser - Google Patents
Ultraviolett- und infrarotdurchlaessige GlaeserInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Gläsern, die durchlässig für Strahlen sind, die
von den kurzen ultravioletten bis zu den langen infraroten Wellen des Spektrums ausgehen, d. h.
also auf Gläser, die durchlässig sind für Strahlen der Wellenlängen, die sich im Bereich von unter
2537 Ä bis etwa 50 000 Ä-Emheiten erstrecken.
Es ist bereits bekannt, daß Gläser, die für ultraviolette
Strahlen durchlässig sein sollen, so frei ate möglich von Eisen und anderen Verunreinigungen
sein müssen, und daß Eisen, wenn solches vorhanden ist, in Form von Ferrooxyden und nicht von
Ferrioxyden vorliegen sollte, wenn das Maximum der Durchlässigkeit für ultraviolettes Licht gewünscht
wird. Man ist bereits früher bei der Herstellung von für ultraviolettes Licht durchlässigen
Gläsern so vorgegangen, daß man den Glassatz unter reduzierenden Bedingungen schmolz oder daß
man der Schmelze ein reduzierendes Mittel einverleibte, das befähigt war, das unerwünschte ao
Ferrioxyd zu dem weniger schädlichen Ferrooxyd zu reduzieren. Man hat auch bereits vorgeschlagen,
als Bestandteile des Glassatzes Aluminium, Zink oder Zinn in der metallischen Form zu verwenden,
wobei der metallische Bestandteil in die Schmelze aj
in Form kleiner Teilchen eingeführt wurde, die innig in dieselbe eingemischt wurden. Man hat
ferner vorgeschlagen, ein Gemenge für gegenüber ultraviolettem Licht durchlässiges Glas durch Benutzung
im wesentlichen gleicher Mengen von Kieselsäure und Borax aufzubereiten und der
Masse gepulvertes Aluminium einzuverleiben. Man ging dabei von der Annahme aus, daß hierdurch
die Erzeugung von gasförmigen Oxyden vermieden würde, die im Glas sich auflösen könnten, wobei
angenommen wurde, daß die Gegenwart solcher Oxyde unter der Wirkung ultravioletter Strahlung
zu einer allmählichen Verringerung der Durch-
lässigkeit gegenüber dieser Strahlung führe. Auch hat man weiterhin durch Verwendung von Kieselsäure
und Borax als glasbildende Bestandteile und Vermeidung des Gebrauchs von Alkali in der
Schmelze die Bildung von gasförmigen Oxyden vermieden.
Man kann ferner allgemein sagen, daß, um die bestmögliche Durchlässigkeit gegenüber infraroten
Strahlen zu erhalten, ein in dem Glas vorhandenes
ίο Eisenoxyd in der Form von Ferrioxyd vorliegen
müßte und daß es deshalb unmöglich ist, eine sehr hohe Durchlässigkeit in beiden Bereichen, also sowohl
für ultraviolette wie für infrarote Strahlen zu erhalten, wenn das Glas Eisenoxyd als Verunreinigung
enthält.
Ein Glas, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, ist durchlässig für eine Strahlung,
die Wellenlängen besitzt, welche sich von den kurzen ultravioletten Wellen bis zu den langen
ao infraroten Wellen erstrecken. Ein solches Glas enthält im wesentKchen 60 bis 74 Gewichtsprozent
Kieselsäure + Boroxyd., wobei das Boroxyd 5% nicht übersteigt, mit 13 bis 20%
Alkalioxyden und 8 bis 27% Oxyden der Erdalkalien. Bei der Herstellung der Gläser werden
vorteilhaft 0,5 bis 5 Gewichtsteile Aluminiummetallpulver auf 4500 Gewichtsteile der vorhandenen
Kieselsäure in die Masse eingeführt. Hierdurch wird ein etwa als Verunreinigung vorhandener
Gehalt an Eisenoxyd in die Ferrofortn reduziert,
wobei das Glasgemenge frei von Schwefel ist und der gesamte Betrag des vorhandenen Eisenoxyds,
ausgedrückt als Fe2O3, nicht mehr als
0,015% beträgt. Dabei kann das gepulverte AIuminium teilweise durch gepulvertes Silizium ersetzt
werden, was das angestrebte Ergebnis begünstigt. Wenn das Aluminium durch Silicium
ersetzt werden soll, so sollte ein gleiches Gewicht des letzteren anstatt des fortgelassenen Aluminiums
angewandt werden.
Es ist von Bedeutung, daß die Materialien der Schmelze keimen Schwefel in kgendwelciher Form,
z.B. Sulfat, Sulfid oder Sulfit, enthalten. Ferner sollte das Glas zweckmäßig keine wesentliche Menge von
Zinkoxyd enthalten. Ebenso ist Jod als Verunreinigung in dem endgültigen Glas zu vermeiden.
Um eine Einführung von Verunreinigungen in das endgültige Glas zu vermeiden, können die bekannten
Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.
Das Rohmaterial und der Behälter, in welchem die Schmelzung durchgeführt wird, sind so beschaffen,
daß der Eisenoxydgehalt des fertigen Glases, als Fe2O3 ausgedrückt, 0,015 Gewichtsprozent nicht
überschreitet. Aus diesem Grunde ist es notwendig, die Bestandteile der Masse mit großer Sorgfalt
auszuwählen. So kann das Alkali in die Masse in Form von Kalium-, Natrium- oder Lithiumcarbonat
eingeführt werden* vorausgesetzt, daß das benutzte
Alkali genügend frei von Verunreinigungen ist.
Boroxyd kann als teilweiser Ersatz von Kieselsäure in einem Betrag bis zu 5 Gewichtsprozent eingeführt
werden. In diesem Falle dient es, wie üblich, als Flußmittel und beeinflußt nicht die
Ultraviolettdurchlässigkeit des fertigen Glases. Wenn B2O3 anwesend ist, so wurde gefunden, daß
es wünschenswert ist, es zusammen mit einem Prozentsatz von Na2O in Form von Borax einzuführen,
da diese im allgemeinen zur Verfügung stehende Form des Bors den größten Reinheitsgrad
besitzt.
Der gesamte Gehalt an Alkalioxyden kann in der Form von BaO vorliegen, wobei die Reinheit
des in der Masse verwandten Materials zu beachten ist. Vorzugsweise wird Bariumcarbonat als
Zusatzmaterial gebraucht, da es in genügendem Reinheitsgrad erhältlich ist. Indes kann, wenn es
ebenfalls genügend rein vorliegt, auch Calciumcarbonat als Quelle für CaO benutzt werden, indem
es das BaO im Glas teilweise ersetzt. BaO kann ferner auch teilweise durch MgO ersetzt werden,
wenn das entsprechende Ursprungsmaterial von MgO genügend rein ist. Indes bietet BaO
den Vorteil, daß es in verhältnismäßig großen Mengen eingeführt werden kann, ohne daß eine Entglasung
herbeigeführt wird, und weil es infolgedessen dazu dient, den Betrag des verwandten
Alkalis herabzusetzen, ohne daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Glases von einem Wert
von etwa 9,5 X 10—* pro ° C geändert wird, welcher
Wert anzustreben ist.
Es wurde bereits erwähnt, daß Zinkoxyd zu vermeiden ist) wie auch leicht reduzierbare Oxyde
wie PbO ausgeschlossen sein sollten. Ebenso sind Strontium und Aluminium in der Masse zu vermeiden,
da sie nicht in genügend reiner Form erhältlich sind.
Ein Glas gemäß der Erfindung enthält vorzugsweise die folgenden Materialien innerhalb der erwähnten
Gewichtsbereiche: SiO2+ B2O3 60 bis
74%, B2O8 bis zu 5%, Na2O + K2O + Li2O 13
hie 20 Vo, BaO + MgO + CaO 8 bis 27%. Eine besonders
bemerkenswerte Glaszusammensetzung enthält z. B. SiO2 65%, B2O3 2°/o, Na2O 5,5%, K,O
9,5% und BaO 18%. In einem Glas dieser Zusammensetzung
beträgt die Menge des angewandten Aluminiums etwa 0,03% des Gewichts des fertigen
Glases. Dieser Prozentsatz kann etwas variiert werden entsprechend a) der Korngröße des Rohmaterials,
insbesondere derjenigen des Sandes und b) den Schmelzbedingungen, z. B. je nachdem, ob
die Masse unter schwach oxydierenden oder schwach reduzierenden Bedingungen geschmolzen
wird. Wenn unter schwach oxydierenden Bedingungen geschmolzen wird, ist ein etwas höherer
Gehalt an Aluminium erforderlich. Die Aufgabe des Aluminiums besteht in erster Linie darin, zu
gewährleisten, daß ein etwa anwesendes Eisenoxyd in dem fertigen Glas in der Ferroform vorliegt.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß iao bei einem erfindungsgemäß zusammengesetzten
Glas, obwohl es bei beständiger Aussetzung gegenüber ultravioletten Strahlen weniger durchlässig
für diese wird, der Durchlässigkeitsverlust nicht so groß ist, daß es dadurch praktisch und handeis- us
mäßig unzureichend wird.
Die erfindungsgemäß zusammengesetzten Gläser können z. B. zur Herstellung von Röhren und Kolben
für elektrische Beleuchtungs- und Entladungslampen dienen. Sie besitzen die notwendigen
physikalischen Merkmale, die sie für Arbeitsprozesse geeignet machen, denen das für die erwähnten
Zwecke bestimmte Glas während der Herstellung der Fertigwaren unterworfen wird. Das erwähnte
Glas schmilzt leicht in der Flamme, ist
ίο keiner Entglasung während der Herstellung und
während des Gebrauchs unterworfen und läßt sich vorteilhaft mit den Metallen, z.B. kupferplattiertem
Nickeleisen, wie es üblicherweise für Zuleitungen für Beleuchtungs- oder Fluoreszenzlampen ge-
J5 braucht wird, verbinden.
Claims (3)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Gläser, die für Strahlen im Bereich vonkurzen ultravioletten Wellen bis zu langen infraroten Wellen durchlässig sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus 6o bis 74 Gewichtsprozent Kieselsäure + Borsäure, 13 bis 20 % Alkalioxyden und 8 bis 27% Erdalkalioxyden bestehen, mit der Maßgabe, daß die Borsäure 5% nicht übersteigt, 0,5 bis 5 Gewichtsteile Aluminiummetallpulver auf 4500 Gewichtsteile der Kieselsäure in das Gemenge oder die Schmelze eingeführt werden, wodurch etwa als Verunreinigung vorhandenes Eisenoxyd in die Ferroform reduziert wird, daß das Gemenge frei von Schwefel ist und der gesamte Betrag an vorhandenem Eisenoxyd, der als Fe2O3 vorliegt, 0,015% nicht übersteigt.
- 2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß .es aus 65% Kieselsäure, 2% Borsäure, 5,5% Natriumoxyd, 9,5% Kaliumoxyd und 18% Bariumoxyd besteht.
- 3. Glas nach Anspruch 1, hergestellt mit der Maßgabe, daß das Aluminiummetallpulver teilweise durch gepulvertes Silicium ersetzt ist.5267 7.52
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